基于核電廠熱力系統（火用）分析

姜鵬

（中國核電工程有限公司河北分公司 050000）

摘 要：我國的經濟社會不斷發展，核電廠也進入了快速發展階段。核電廠以提供電力作為基本目標，隨著社會生產生活用電需求的不斷膨脹，核電廠的裝機規模也越來越大，為提高核電廠能源利用效率 ， 本文將具體探討核電廠熱力系統（火用）的問題，希望能為相關人士提供一些參考。

關鍵詞：核電廠；熱力系統；分析

引言：進入新世紀以來，我國的市場經濟持續繁榮，社會生產生活的用電量持續增加。近幾年來，我國的核電廠不斷發展，核電機組的數量越來越多，裝機容量在電力系統中的比重不斷上升。值得注意的是，在核電廠發展的同時，也出現了能源浪費問題，與可持續發展理念相悖。為了實現節能目標，必須對核電機組的能量損失進行分析。

1核電廠熱力系統（火用）概述

1.1內涵

核電廠熱力系統在運行的過程中會產生大量的能量，以物理學的角度來看，核電廠熱力系統的能量包括兩種屬性，一種是質的屬性，一種是量的屬性，而核電廠熱力系統（火用）就體現了質和量的結合[1]。

（火用）與外界環境密切相關，想要把握（火用）的內涵，需要對外界環境進行精準分析。核電廠的熱力系統在運行時，外界環境保持在平衡狀態下，而系統環境就是（火用）的外界環境。以熱力學的角度對（火用）進行定義，需要以核電廠熱力系統環境作為基準。熱力系統運行時會釋放能量，可以轉換為有用功的能量，就叫做（火用），不能轉換為有用功的能量，就叫做（火無）。（火無）的定義和（火用）存在較大區別，二者的結構組成相似，但作用職能卻完全不同。從整體上來看，核電廠熱力系統的能量就是由（火用）和（火無）組成的。

1.2類型

熱力系統處在不同的運行狀態時，其所釋放的能量不同，（火用）的類型也呈現處較大差異。具體來說，（火用）包括以下幾種類型：第一種是機械（火用），機械能量可以全部轉化為有用功，從這個角度來看，機械能就是（火用）；第二種是熱量（火用），熱力系統釋放的能量和外界溫度密切相關，當熱力系統的溫度高于外界溫度時，會自動釋放熱量，這些熱量轉換成為有用功的部分，就叫做熱量（火用）；第三種是冷量（火用），當熱力系統低于外界溫度時，也會釋放熱量，這些熱量轉換成為有用功的部門，就叫做冷量（火用）；第四種是內能（火用），在熱力系統達到預定狀態的過程中會進行熱交換，熱交換產生能量的有用功，便是內能（火用）[2]。

1.3分析方法

在對（火用）進行分析時，可以采用熱力學的相關知識，對（火用）的數質進行科學評價。（火用）的分析內容包括以下幾項：第一是有用功的損失，第二是有用功的轉換效率，第三是有用功損失的系數。根據上述分析內容，可以找出核電廠熱力系統能量損失的原因，提高熱力系統的運行效率。

為了提高（火用）的分析效率，經常要把熱力系統劃分出不同的結構單元，根據有用功和無用功的相互關系，列出（火用）的數學方程式，并通過代入具體參數來計算有用功的損失、有用功的轉換效率和有用功損失的系數。（火用）的分析方法又稱單元分析法，在應用單元分析法時，應該把核電廠熱力系統分成不同的結構單元，對不同單元的（火用）進行分析，同時繪制（火用）的變化圖表，構建（火用）的分析模型。

2核電廠熱力系統（火用）的計算

2.1一回路計算

首先，在對核電廠熱力系統（火用）進行計算的過程中，應該建立一回路計算模型。從整體上來看，核電廠熱力系統是由兩個部分組成的，分別是一回路結構和二回路結構。兩個系統結構的組成要素不同，前者包括核反應堆、冷卻泵、蒸汽機等，而后者包括凝汽器、分離機等等。根據各個組成要素，可以構建一回路的（火用）平衡方程。一回路在工作過程中會應用大量的回熱加熱設備，反應堆產生熱量，冷卻泵進行冷凝，把熱量轉換成水分，水分在蒸汽機的作用下生成能量，返還到反應堆之中，可以實現一回路運作的循環往復。在構建一回路（火用）計算模型時，應該做到以下幾點：第一，應該對反應堆釋放的熱量和蒸汽機傳遞的熱量進行計算。第二，應該模擬蒸汽機的工作流程，對能量損失進行測算。在以上述計算結果為依據建構模型之后，可以代入具體的一回路系統運作實例，得出其中的熱工參數[3]。

2.2二回路計算

其次，在對核電廠熱力系統（火用）進行計算的過程中，應該建立二回路計算模型。將一回路和二回路進行對比分析，可以發現二回路的結構組成較一回路更加豐富。在二回路中，回熱加熱器是最重要的組成部分。應用回熱加熱器，可以提高蒸汽效率，減少能量損失。二回路系統在工作過程中需要推動汽輪機做功，應用高壓氣缸排除汽輪機中多余的蒸汽，然后把蒸汽固定在氣缸之中形成水分。氣缸之中的水分會流入到除氧器之中，當氧氣去除之后，水分再次轉換為蒸汽的形式，對其進行加熱可以繼續提供能量支持。在構建二回路（火用）計算模型時，應該做到以下幾點：第一，應該計算分離器的疏水系數。第二，應該計算回熱加熱器的比（火用）降。第三，應該計算氣缸的軸封漏氣量。在以上述計算結果為依據建構模型之后，可以代入具體的二回路系統運作實例，得到（火用）平衡方程。

3回熱再熱系統對核電廠熱力系統（火用）的影響

3.1回熱加熱器端差的影響

首先，回熱加熱器端差會對核電廠熱力系統（火用）產生影響。以熱力學理論為基礎，對回熱加熱器的性能進行分析，可以發現回熱加熱器端差會影響核電廠熱力系統（火用）的汽水流量、熱量轉換、疏水參數等。在端差出現變化時，純（火用）量并不會發生明顯變化，但是汽輪機功率、進出口蒸汽的流量會出現相應變化。

3.2回熱加熱器抽汽壓損的影響

其次，回熱加熱器抽汽壓損會對核電廠熱力系統（火用）產生影響。當回熱加熱的抽汽壓損出現變化，除氧器的輸水率發生變化，二回路系統的水溫也會改變。對疏水溫度進行求導，可以計算出有用功轉換的（火用）量，當加熱器抽汽壓損值上升，蒸汽吸收的熱量也會增加[4]。

3.3回熱加熱器損失的影響

再次，回熱加熱器損失會對核電廠熱力系統（火用）產生影響。應用小擾動理論進行分析，可以發現回熱加熱器在運行過程中也會出現能量損失。二回路系統中的汽水分配規律相對固定，各級加熱器的（火用）損分布變化量不會輕易發生變化。當回熱加熱器的熱量損失進一步擴大，機組的經濟性會受到不利影響。

結論：基于火用分析對核電廠熱力系統分析特別是回熱加熱系統的分析，揭示了核電廠功能轉化規律，為核電廠節能工作提供報考。

參考文獻：

[1]艾譯文.國內外太陽能熱力系統（火用分析）現狀和展望[J].中國高新技術企業，2016，（17）：77-78.

[2]劉志清，撒衛華，紀國梁.對幾種熱力系統的熱效率與（火用）效率的分析[J].機電信息，2014，（34）：88-93.

[3]易汝楊.高效超超臨界燃煤發電機組熱力系統的（火用）與泛（火用）分析[D].中南大學，2014.

[4]王世勇，徐喬，胡友情，徐大懋.核電廠汽輪機熱力系統分析與評審[J].熱力透平，2014，（01）：63-67.endprint